Преодоление литографического барьера в Китае

Современная индустрия микроэлектроники оказалась в заложниках у одной технологии — экстремального ультрафиолета (EUV). Именно эти установки позволяют «рисовать» на кремниевой пластине структуры настолько малые, что они измеряются единицами нанометров. Однако жесткие экспортные ограничения превратили оборудование ASML в недоступный ресурс для китайских производителей, создав технологический тупик. В ответ на это Институт микроэлектроники Китайской академии наук (IMECAS) предложил стратегию обхода: использование глубокого ультрафиолета (DUV), который технически ограничен более длинной волной излучения, но доступен внутри страны.

Ключом к успеху стал переход на транзисторы с круговым затвором (Gate-All-Around, GAA). В отличие от традиционных структур, где затвор контролирует канал с нескольких сторон, в GAA затвор полностью охватывает канал, что позволяет радикально снизить утечки тока и повысить энергоэффективность даже при менее точной литографии. Это не замена самому методу печати схем, а фундаментальное изменение геометрии самого транзистора.

Реализация 3-нанометрового класса с помощью DUV-установок требует применения метода многократного экспонирования. Если EUV позволяет создать сложный рисунок за один проход, то DUV вынуждает инженеров разделять один слой на несколько этапов, используя серию масок и повторных циклов засветки. С технической точки зрения это превращает производство в сложнейший многослойный пазл. Каждый дополнительный цикл экспозиции увеличивает вероятность ошибки при совмещении слоев, что неизбежно ведет к падению выхода годных кристаллов и резкому росту себестоимости каждого чипа.

Мировой опыт подтверждает жизнеспособность GAA: Samsung уже внедрила эту конструкцию в свои 3-нм решения, а TSMC делает на нее ставку в техпроцессе N2 (2 нм). Однако для Китая задача осложняется тем, что им приходится имитировать точность EUV с помощью инструментов, которые для этого не предназначались.

Несмотря на теоретический успех, путь от лабораторного прототипа до массового производства остается тернистым. Создание единичных работающих транзисторов — это лишь первый шаг. Настоящий вызов заключается в создании полноценного технологического стека: формировании межсоединений, обеспечении стабильности параметров на всей площади пластины и достижении промышленного уровня выхода годных изделий. Без этого технология останется академическим достижением, не способным конкурировать с коммерческими решениями.

Параллельно с поиском новых методов литографии, китайские исследователи работают над аппаратной базой. В 2025 году была представлена разработка твердотельного источника когерентного излучения с длиной волны 193 нм. Это критически важный компонент для DUV-систем, который в перспективе может снизить зависимость от зарубежных поставщиков компонентов и стать фундаментом для собственных литографических сканеров.

Одновременно с этим Huawei Technologies развивает альтернативную концепцию масштабирования, известную как Tau Scaling Law. Вместо того чтобы пытаться физически уменьшить размер транзистора до пределов 1,4 нм, компания делает ставку на повышение плотности вычислений через структурные изменения и временное масштабирование. Цель амбициозна: к 2031 году достичь эквивалентной плотности транзисторов, сопоставимой с самыми передовыми мировыми стандартами, но добиться этого за счет интеллектуальной оптимизации системы, а не только за счет физического сжатия элементов.

Таким образом, стратегия Китая превращается в многоуровневую игру. Пока одни пытаются «выжать» максимум из доступного DUV-оборудования через сложные инженерные надстройки, другие ищут способы обойти закон Мура, перенося акцент с физического размера на архитектурную эффективность.